Druck- und Temperaturmessung Gläsernes Labor visualisiert Prozesse

Ein Schulungszentrum für Fachleute aus der Energie- und Verfahrenstechnik hat die Firma Franz Gysi an ihrem Unternehmensstandort in Suhr (Schweiz) eingerichtet. Darin wurde eine reale Industrieanlage mit Rohren und Armaturen aus Glas nachgebildet, um Prozesse zu visualisieren. Die Druck- und Temperaturmessung in der Anlage übernehmen Messgeräte von Baumer.

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Franz Gysi AG

Franz Gysi ist ein Handels- und Produktionsunternehmen für Industriearmaturen und Dichtungen auf dem Schweizer Markt. Die Firma beschäftigt an den Standorten Suhr und Rheinsulz insgesamt 38 Mitarbeiter und hat in den letzten Jahren durch den Ausbau des Sortiments sowie der Fokussierung auf technische Zusatzdienstleistungen stark expandiert. So wurde unter anderem 2008 ein Schulungszentrum eingerichtet, mit dem verantwortlichen Anlagenbetreuern Unterstützung für einen sicheren, wirtschaftlichen Betrieb und einen ordnungsgerechten Unterhalt ihrer Anlagen geboten wird.

Die Anwender benötigen laut dem Geschäftsführer und Inhaber Franz Gysi vermehrt eine praxistaugliche Beratung, da die technischen Unterhaltsabteilungen in der Industrie in den letzten Jahren personell stark reduziert wurden. Man wolle dem Kunden nicht nur ein Produkt verkaufen, sondern auch Dienstleistungen wie eine gute Beratung sowie die Möglichkeit für Schulungen liefern. So entstand ein in Europa einzigartiges Schulungszentrum, das mit einer realen Industrieanlage mit Glasrohren und -armaturen ausgestattet ist, damit Prozesse visualisiert werden können. Das Ausbildungslabor beinhaltet zwei technische Themenbereiche: eine Dampfanlage für die Realisierung von Energieprozessen und eine verfahrenstechnische Anlage, in der sich gesteuerte Regelprozesse fahren lassen. Die einzelnen Regelcharakteristika werden durch Messgeräte erfasst und die daraus folgenden Verläufe in Echtzeit über das Prozessleitsystem aufgezeigt.

Beim Bau des Ausbildungslabors entschied sich Franz Gysi für den Einsatz von Druck- und Temperaturmessgeräten von Baumer. „Wir hatten bereits Messgeräte von Baumer in unserer Montagewerkstatt im Einsatz, die sich dort bestens bewährt haben“, erklärt Erich Ermel, Leiter Verfahrenstechnik bei Franz Gysi. „Darüber hinaus ist Baumer uns beim Bau des Schulungszentrums sehr stark entgegengekommen.“

Temperaturmessung in der Energietechnik

Im Schulungsbereich Energietechnik werden Dampf- und Kondensatprozesse aufgezeigt und analysiert. Die dort aus Glas nachgebildeten Kondensatableitungssysteme zeigen die verschiedenen technischen Möglichkeiten der Leitungsentwässerung auf. Solche Systeme sind in allen Industrieanlagen nötig, in denen Dampf zum Einsatz kommt. In den auf Temperatur basierenden Kondensatableitern wurden im Ausbildungslabor mehrere TE23-Temperaturaufnehmer von Baumer installiert. Die Temperatur des Dampfes und des Kondensates wird über das Analogsignal des TE23 direkt auf eine digitale Temperaturanzeige vor Ort visualisiert.

Der TE23 ist ein kompakter Pt100-Temperaturaufnehmer im hygienegerechten Edelstahlgehäuse mit integriertem Steckerteil. Die schnell ansprechende Fühlerspitze sichert eine zuverlässige Messung. Er kann eine Prozesstemperatur von -50 bis 250°C messen. Durch die große Auswahl an Prozessanschlüssen und die individuellen Konfigurationsmöglichkeiten ist er sowohl für die chemische Verfahrenstechnik, Wasseraufbereitung oder Energietechnik als auch in der Getränke- und Nahrungsmittel- sowie pharmazeutischen Industrie einsetzbar. Die Genauigkeit des Sensorelements, eine optionale Kühlstrecke, die Prozess- und elektrischen Anschlüsse sowie die Fühlerrohrlänge lassen sich den Kundenbedürfnissen anpassen.

Druckmessung in der Verfahrenstechnik

Für die Druckmessung wurden zahlreiche MEX5-Industriemanometer mit einem Durchmesser von 100 mm installiert. Sie messen den Druck der Hauptdampfleitungen, der Wasser- und Druckluftleitungen sowie den Druck bei der Verteilung des Dampfes auf die einzelnen Stationen. Die Messgeräte dieser Baureihe sind für den Einsatz bei gasförmigen und flüssigen Medien, auch unter extremen Betriebsanforderungen, entwickelt worden. Gehäuse und Stutzen sind verschweißt, das Messsystem ist aus Edelstahl. Diese Produkte finden beispielsweise im Anlagenbau der Chemie, Petrochemie und Energietechnik Verwendung. Sie können Druckbereiche von 0 bis 1600 bar messen und sind optional mit einer Dämpfungsflüssigkeit befüllbar.

Der MEX5 kommt vor allem in der verfahrenstechnischen Anlage des Labors zum Einsatz. Hier finden alle Messungen zum einen optisch vor Ort statt – nämlich über die Manometer – und außerdem werden die Messungen mithilfe des Druckmessumformers ED701 direkt auf die SPS übertragen. Während in der Energietechnik vieles von Hand geschaltet wird, gibt es in der Verfahrenstechnik zahlreiche elektronische Schaltungen und dadurch mehr Messpunkte.

Die Darstellung der Regelprozesse erfolgt über verschiedene Kreisläufe (Loops). „Wir pumpen gefärbtes Wasser in die Rohre und schalten die Prozesse zu. In den verschiedenen Rohrleitungssträngen sieht man dann, was jeweils passiert“, erklärt Erich Ermel. Einer dieser Loops zeigt beispielsweise die Druckspitzen, die durch schließende Armaturen entstehen. Dies kann überall vorkommen, insbesondere bei der Verarbeitung von flüssigen Medien. Die Druckmessung vor und hinter der Armatur muss sehr schnell erfolgen, da Druckschläge in Sekundenbruchteilen gemessen werden. Mit einem Manometer sind solch schnelle Messungen nicht möglich. Dank des Druckmessumformers ED701 sind diese schnellen Messungen über ein Oszilloskop auf der SPS darstellbar.

Der Druckmessumformer ED701 mit Edelstahlmembrane eignet sich für industrielle und hygienegerechte Anwendungen. Er basiert auf einer piezoresistiven Siliziumzelle, die für hohe Genauigkeiten über den größtmöglichen Temperaturbereich konstruiert wurde. Die Druckmesszelle ist mit Hilfe einer Edelstahlmembrane und einer speziell aufbereiteten Druckübertragungsflüssigkeit vom Prozessmedium isoliert. Die Elektronik ist in einem Edelstahlgehäuse sicher untergebracht.

Unabhängiger Notkreislauf überwacht Temperatur in der Lebensmittelherstellung

In einem weiteren Loop wird Reindampf in die Medien eingespritzt und erwärmt. Die Temperaturüberwachung erfolgt hier mithilfe von drei Messungen: Die Vorlauftemperatur (die des kalten Mediums) und die Nachlauftemperatur (auf die das Medium erhitzt werden soll) werden jeweils optisch und über die SPS dargestellt. Daneben gibt es einen unabhängigen Notkreislauf, der nicht in die SPS eingebunden ist und eine Sicherheitsfunktion übernimmt. Er wird mithilfe des digitalen Thermostats ETTN gemessen. „Wenn die Temperatur zu hoch wird, besteht die Gefahr, dass die Geräte kaputt gehen und eventuell auch Menschen zu Schaden kommen“, erklärt Ermel. „Wird die zulässige Temperatur überschritten, gibt der ETTN ein Signal und schließt den Kreislauf.“ Dieser Loop kommt vor allem in Prozessen der Lebensmittelindustrie vor, zum Beispiel bei der Herstellung von ultrahocherhitzter Milch, Spinat oder Joghurt.

Das ETTN-Thermostat kann einen Bereich von -200 bis +400°C mit einer Genauigkeit von ±0,5°C messen. Ein Fehler des Temperaturübergangs (Schutzrohr zu Mantelfühler) lässt sich durch die manuelle Eingabe der Prozesstemperatur korrigieren. Je nach Ausführung kann die Temperaturmessung über eine Tauchsonde oder per Kontakt erfolgen. Das komplett aus Edelstahl gefertigte Thermostat basiert auf Mikroprozessor-Technologie und ist über die per Zugangscode abgesicherten Tasten vor Ort vollständig programmierbar. Es verfügt über zwei Ausgänge mit Schaltfunktionen (PNP-Transistoren oder galvanisch getrennt). Das Ausgangssignal kann analog (4 bis 20 mA) oder digital (RS485 Modbus) sein.

Installation und Support

Die Installation der Baumer-Geräte verlief reibungslos und wurde durch den Support des Herstellers unterstützt. So wurden beispielsweise die Parameter des ETTN nachträglich eingestellt. Auch bei den TE23-Temperaturaufnehmern musste nach Inbetriebnahme der Geräte die Minimum- und Maximumtemperatur vor Ort neu kalibriert werden. „In beiden Fällen erhielten wir großzügige Unterstützung durch Baumer“, sagt Ermel und resümiert: „Insgesamt sind wir sehr zufrieden mit den Druck- und Temperaturmessgeräten, die alle hervorragend funktionieren. Besonders angenehm überrascht waren wir von der sehr schnellen Messung im Druckschlagbereich.“ Letztendlich spielte auch das Aussehen eine Rolle, denn die Franz Gysi legte großen Wert auf die Optik in ihrem Schulungszentrum. Und dort glänzen die Baumer-Geräte nun seit der Inbetriebnahme des Labors Anfang 2009 in zunächst zwei Mal monatlich, später zwei Mal wöchentlich stattfindenden Kursen, die mittlerweile bereits über Monate im Voraus ausgebucht sind.

Halle 4A, Stand 341

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